DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA
INGENIERÍA MECATRÓNICA
MÁQUINAS ELÉCTRICAS NRC: 1213
CONSULTA No. 5
TEMA: “SERVO MOTORES ”
AUTOR: CHUQUIMARCA ORTEGA, BRYAN RONALD
DOCENTE: ING. VICENTE HALLO
LATACUNGA, 13 DE AGOSTO DEL 2017
1. OBJETIVOS
Consultar sobre el principio de funcionamiento del servomotor.
Indagar sobre el despiece del servomotor.
Determinar el tipo de conexiones que se puede realizar con el servomotor.
Exponer las aplicaciones de este tipo de motor.
2. DESARROLLO Definiciones Básicas Servo motor.- es un tipo de motor con características de control de posición principalmente. Además se hace referencia a un sistema compuesto por componentes electromecánicos y electrónicos. (Garcia, 2016)
F igura 1. Servomotor. (Garcia, 2016)
Potenciómetro.- es uno de los dos usos que posee la resistencia o resistor variable mecánica (con cursor y de al menos tres terminales). Conectando los terminales extremos a la diferencia de potencial a regular (control de tensión). (Chapman, 2000) Eje.- Barra cilíndrico que atraviesa un cuerpo giratorio y le sirve como centro para girar.
Principio de funcionamiento Posee tres cables, a diferencia de motores comunes que solo tienen dos. Estos tres cables casi siempre tienen los mismos colores.
F igura 2. Colores comunes de los cables de un servomotor. (Garcia, 2016)
La necesidad de una señal de control para el funcionamiento de este tipo de motores hace que sea imposible utilizarlos sin un circuito de control adecuado. Esto se debe a que para que el circuito de control interno funcione, es necesaria una señal de control modulada. Para esto se utiliza modulación por ancho de pulsos, es decir, PWM. (Garcia, 2016)
Servomotor como sistema.
F igura 3. D iagrama de bloques del servomotor. (Garcia, 2016)
El circuito electrónico recibe la señal PWM y la traduce en movimiento del motor DC. Su eje esta acoplado a un potenciómetro formando así un divisor de voltaje. Su Vsal varía en función de la posición del eje del motor DC. Cuando el eje del motor modifica la posición del potenciómetro, el voltaje en la terminal central varía. El potenciómetro permite que el circuito de control electrónico pueda retroalimentarse con la posición del motor en un momento dado (sistema de lazo cerrado). (Garcia, 2016) Los servomotores de rotación continua desacoplan el potenciómetro del eje del motor. Esto impide que el circuito de control pueda leer la posición del eje, por lo cual provoca un movimiento continuo al no ser capaz de cumplir la condición para que el servo se detenga.
Los servomotores de rotación continua normalmente pueden girar en un sentido o en otro y detenerse. Podemos modificar la velocidad de giro, pero no podremos lograr, por ejemplo, que el servo se mueva una determinada cantidad de grados y luego se detenga.
Las señales de PWM
F igura 4. Pulsos y trenes de pulso para las posici ones 180, 90 y 0 grados en el eje de un servomotor. (Garcia, 2016)
(Dependiendo del ancho del pulso, el motor adoptará una posición fija)
La duración del ciclo de trabajo varía entre 15 y 25 milisegundos. Las ondas mostradas en la imagen anterior representan ejemplos de trenes de pulsos con los que se puede mover un servomotor, utilizando un ciclo de trabajo de 20 milisegundos. (Garcia, 2016) La corriente demandada por un servomotor depende de diferentes parámetros:
Fabricante y modelo del servo
La inercia acoplada al eje del motor. Esto incluye la inercia del sistema de engranajes y la de la carga que esté acoplada al motor.
La velocidad de rotación aplicada al eje del servo
Despiece El servomotor contiene las siguientes partes:
F igur a 5. Partes de un servomotor. ( Garcia, 2016)
Conexiones del Servomotor
F igur a 6. Conexi ón externa del servomotor. (M alale, 2017)
Aplicaciones Los servomotores tienen sus diferentes aplicaciones a partir de su clasificación basado en su característica de rotación.
Servomotores de rango de giro limitado: son el tipo común de servomotor. Permiten una rotación de 180 grados, por lo cual son incapaces de completar una vuelta completa. Servomotores de rotación continua: se caracterizan por ser capaces de girar 360 grados, es decir, una rotación completa. Su funcionamiento es similar al de un motor convencional, pero con las características propias de un servo. Esto quiere decir que podemos controlar su posición y velocidad de giro en un momento dado. (Malale, 2017)
Si se requiere un servomotor de 360 grados es mejor adquirir uno cuyas especificaciones sean adecuadas para este tipo de funcionamiento.
F igur a 7. Servomotor I ndustrial y de Modelismo. (Malale, 2017)
3. CONCLUSIONES
El funcionamiento del servomotor se basa en tomar una señal de entrada PWM y que mediante un circuito electrónico la señal se amplifica e identifica errores. Posteriormente pasa a un potenciómetro que regula la caída de tensión para controlar la velocidad del mismo generado en paralelo con una reductora. En ocasiones la etapa de potencia es necesaria para servomotores industriales.
El servomotor tiene tres secciones de partes fundamentales: Caja de engranajes (parte mecánica), Controlador (parte electrónica) y Motor (parte eléctrica).
El servomotor es un instrumento muy sencillo y fácil de usar, su funcionamiento principal le permite acoplarse a cualquier tipo de circuito electrónico básico. Aun así parte de su conexión exterior consiste en un voltaje de alimentación, a tierra y un generador de pulsos.
Las aplicaciones son de dos tipos: rotación continua y giro limitado. Usados en la industria o como modelamiento en funciones básicas.
4. RECOMENDACIONES
Un servomotor no puede ser usado para cargas demasiadas pesadas puesto que para mantener su tamaño eficiente es necesario que su parte mecánica sea pequeña.
Los servomotores de rotación continua son muy difíciles de conseguir y su precio es demasiado elevado impidiendo que se use el funcionamiento de 360 grados que es muy importante en aplicaciones mecánicas.
Una desventaja del servomotor es que necesita un voltaje reducido para su funcionamiento, ya que usando un voltaje elevado se podría quemar, en la industria los voltajes son demasiados elevados.
5. BIBLIOGRAFIA Chapman, S. J. (2000). Máquinas Eléctricas. Australia: Mc Graw Hill. Garcia,
A. (2016, 12 2). PANAMAHITEK. Obtenido de Como http://panamahitek.com/que-es-y-como-funciona-un-servomotor/
Malale, P. (2017). Servo Motor . Obtenido de Ingenieria http://www.ingmecafenix.com/electricidad-industrial/servomotor/
funciona: mecafenix:
